專利名稱：數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型專利用于金屬切削加工領(lǐng)域，涉及數(shù)控管螺紋車床對(duì)已使用過的石油鉆桿、鉆鋌等長管子類工件兩端的內(nèi)、外舊螺紋進(jìn)行修復(fù)車削的輔助定位裝置。
背景技術(shù)：
在石油和地質(zhì)鉆井行業(yè)，鉆入地下幾千米深的鉆頭都 是由幾百根鉆桿和鉆鋌，依靠其兩端的螺紋一根根地旋緊，并與地面鉆機(jī)相連，地面鉆機(jī)通過這些鉆桿、鉆鋌將轉(zhuǎn)矩傳遞給鉆頭。這些鉆桿、鉆鋌在完成一口井的鉆井工作后，需要一根根地卸下、回收、維修，并反復(fù)周轉(zhuǎn)使用。在鉆桿、鉆鋌的維修工作中，對(duì)其兩端的內(nèi)外錐形接頭螺紋進(jìn)行車削修復(fù)加工是最重要的工作之一。每年有大量的錐形鉆桿接頭螺紋需要修復(fù)車削加工。目前，人們對(duì)鉆桿、鉆鋌兩端的錐形鉆桿接頭螺紋的修復(fù)車削加工都是在機(jī)械式的管螺紋車床上，由工人手工操作完成的。實(shí)施手工操作機(jī)械車床修復(fù)車削錐螺紋的原因在于，手工操作可容易地先將刀尖調(diào)到螺紋的凹槽中，再在刀具相對(duì)于工件做螺旋運(yùn)動(dòng)過程中，將原有舊三角形螺紋的兩個(gè)側(cè)表面均勻地車去一層，將銹蝕、點(diǎn)蝕、膠痕、碰痕以及應(yīng)力疲勞層車去，達(dá)到修復(fù)螺紋的加工要求。這種機(jī)械式修復(fù)車削錐形螺紋的優(yōu)點(diǎn)是螺紋的徑向切削量小，依據(jù)錐形的原理就使得每次修復(fù)螺紋后鉆桿的長度尺寸減少量小，鉆桿的修復(fù)次數(shù)增加，鉆桿的使用壽命延長。在機(jī)械制造領(lǐng)域中，使用數(shù)控車床車削錐螺紋比使用機(jī)械式車床車削有著加工螺紋精度高、表面質(zhì)量好、加工效率高等明顯的技術(shù)優(yōu)勢，因此數(shù)控車床已廣泛用于新螺紋的制造加工中。在目前現(xiàn)有的數(shù)控車床的車削螺紋功能中，只要螺紋參數(shù)和刀具安裝位置等因素確定后，刀具相對(duì)于每臺(tái)車床主軸的螺旋運(yùn)動(dòng)軌跡都是固定的、固有的，而各臺(tái)車床的這個(gè)固有螺旋軌跡卻是不同的，但這個(gè)固有螺旋軌跡又是人們僅憑感觀所不能得知的。正是由于螺旋軌跡的這種固有規(guī)律，對(duì)隨機(jī)裝夾到車床主軸卡盤上已有螺紋的舊工件，其工件螺旋線與機(jī)床主軸上的固有切削螺旋軌跡不重合，且這兩個(gè)螺旋線之間的相位差呈隨機(jī)規(guī)律，刀尖不能沿工件舊螺紋的凹槽加工，從而出現(xiàn)亂扣現(xiàn)象。依目前數(shù)控車床技術(shù)，數(shù)控修復(fù)螺紋的做法就是將舊螺紋從齒根向外全部車掉，并重新車出新螺紋。這種技術(shù)水平數(shù)控修復(fù)車削錐形螺紋的不足是螺紋的徑向切削量大，車削后鉆桿的長度尺寸減少量大，鉆桿的修復(fù)次數(shù)減少，經(jīng)濟(jì)效益不佳。這就是目前數(shù)控車床不能直接應(yīng)用到舊螺紋修復(fù)加工領(lǐng)域的唯一原因。
發(fā)明內(nèi)容實(shí)用新型目的本實(shí)用新型提供一種數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測定位裝置及方法，其目的是解決以往在工件修復(fù)螺紋車削過程中，不能夠按固定圓周相位安裝的問題。技術(shù)方案本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的—種數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測定位裝置，其特征在于該裝置主要包括床身、床頭箱和尾臺(tái)；床頭箱和尾臺(tái)設(shè)置在床身上，床頭箱內(nèi)水平安裝有可做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的主軸，在主軸的前端和后端上分別安裝有前卡盤和后卡盤；在床身的一側(cè)還設(shè)置有托架多組托輥；在尾臺(tái)朝向床頭箱⑶的一端設(shè)置有定位錐裝置，在床頭箱與尾臺(tái)之間還設(shè)置有用于螺紋相位電子檢測定位的相位檢測傳感器。尾臺(tái)通過導(dǎo)軌可前后移動(dòng)的設(shè)置在床身上，在床身上還設(shè)置有推動(dòng)尾臺(tái)前后移動(dòng)的液壓油缸。定位錐裝置為使用時(shí)將待修復(fù)工件的軸向和徑向定位的結(jié)構(gòu)。定位錐裝置為能套在待修復(fù)外螺紋上的定位錐套結(jié)構(gòu)，該定位錐裝置的內(nèi)徑與外螺紋待修復(fù)工件的螺紋外徑相配合。 定位錐裝置為能伸進(jìn)待修復(fù)內(nèi)錐螺紋的定位錐軸結(jié)構(gòu)，該定位錐裝置的外徑與內(nèi)螺紋待修復(fù)工件的螺紋內(nèi)徑相配合。相位檢測傳感器(11)為接觸式或非接觸式傳感器。應(yīng)用上述數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測定位裝置所實(shí)施的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測定位方法，其特征在于該方法的步驟如下將待修復(fù)工件穿過主軸及后卡盤前卡盤后，伸到安裝在尾臺(tái)前端的定位錐裝置處，工件前端舊錐螺紋與定位錐裝置相配合，此時(shí)，待修復(fù)工件舊螺紋的軸向和徑向位置已由定位錐裝置所確定，圓周位置尚為隨機(jī)規(guī)律；以上定位好以后，利用螺紋相位電子檢測定位傳感器，測量螺紋特定母線上螺旋線的高點(diǎn)或低點(diǎn)到螺紋的固定端面距離來確定螺紋相位，若之前已測量過并已存儲(chǔ)在相位檢測裝置中的車床主軸固有切削螺旋軌跡的某個(gè)低點(diǎn)到螺紋端面的距離為U，而本次測量的該工件的這個(gè)距離為L1，則本次裝卡的待修復(fù)螺紋對(duì)主軸固有切削螺紋軌跡的相位差《為
Lt -Lfi
αX360n 土 rax360°
T其中T為螺距；η=0、1;O < 360。利用現(xiàn)有數(shù)控車床主軸定位停功能，使主軸空轉(zhuǎn)到《角度處停止之后,再按先夾緊后卡盤，后夾緊前卡盤的順序夾緊鉆桿工件，然后將尾臺(tái)退到后位，此時(shí)，被夾緊到車床主軸卡盤上的任意鉆桿、鉆鋌等已有螺紋工件上待修復(fù)舊螺紋的螺旋線都與車床主軸上的固有切削螺旋軌跡相重合，定位工作完成。當(dāng)待修復(fù)的螺紋為外螺紋時(shí)，定位錐裝置為可以套在待修復(fù)螺紋外圍的結(jié)構(gòu)，定位錐裝置的內(nèi)徑與待修復(fù)螺紋的外徑相配合。當(dāng)待修復(fù)的螺紋為內(nèi)螺紋時(shí)，定位錐裝置為可以伸進(jìn)待修復(fù)螺紋內(nèi)的結(jié)構(gòu)，定位錐裝置的外徑與待修復(fù)內(nèi)螺紋的內(nèi)徑相配合。優(yōu)點(diǎn)及效果本實(shí)用新型提供一種數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測定位裝置及方法，主要包括機(jī)械定位裝置和電子檢測裝置等兩部分，機(jī)械定位裝置安裝在改進(jìn)的數(shù)控管螺紋車床的尾臺(tái)部件上，在尾座前端固定安裝有與機(jī)床主軸同軸、且與被修復(fù)車削的外螺紋外徑及端面相配合的機(jī)械定位錐套或與被修復(fù)車削的內(nèi)螺紋內(nèi)徑及端面相配合的機(jī)械定位錐軸，該機(jī)械定位錐裝置的軸向位置由安裝它的尾臺(tái)在尾臺(tái)導(dǎo)軌上的位置所確定。本實(shí)用新型可以確定所裝夾的每一根鉆桿上舊螺紋的軸向位置、徑向位置以及螺旋線的圓周相位等參數(shù)，由此來實(shí)現(xiàn)安裝到車床主軸卡盤上待修復(fù)舊鉆桿的螺紋線與主軸上的固有切削螺旋軌跡相重合，為完成數(shù)控修復(fù)車削螺紋創(chuàng)造條件，進(jìn)而達(dá)到數(shù)控修復(fù)車削螺紋的工作目標(biāo)。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)待修復(fù)舊螺紋的修復(fù)車削，本實(shí)用新型集數(shù)控車床的螺紋加工精度高、表面質(zhì)量好、加工效率高的優(yōu)點(diǎn)和機(jī)械車床的螺紋修復(fù)徑向切削量小、鉆桿長度損失小的優(yōu)點(diǎn)于一體。本實(shí)用新型顯著提高了鉆桿螺紋修復(fù)的技術(shù)水平、質(zhì)量水平和經(jīng)濟(jì)效益。


圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述如圖I所示，本實(shí)用新型提供一種數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測定位裝置，該裝置主要包括床身I、床頭箱8和尾臺(tái)3 ;床頭箱8和尾臺(tái)3設(shè)置在床身I上，床頭箱8內(nèi)水平安裝有可做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的主軸7，在床頭箱8的前端和后端的主軸上分別安裝有前卡盤6和后卡盤9 ;在床身I的一側(cè)還設(shè)置有托架多組托棍10 ;在尾臺(tái)3朝向床頭箱8的一端設(shè)置有定位錐裝置4，在床頭箱8與尾臺(tái)3之間還設(shè)置有用于螺紋相位電子檢測定位的相位檢測傳感器11。相位檢測傳感器11為接觸式或非接觸式傳感器。尾臺(tái)3通過導(dǎo)軌可前后移動(dòng)的設(shè)置在床身I上，在床身I上還設(shè)置有推動(dòng)尾臺(tái)3前后移動(dòng)的液壓油缸2。定位錐裝置4為使用時(shí)將待修復(fù)工件的軸向和徑向定位的結(jié)構(gòu)。定位錐裝置4為兩種，如下定位錐裝置4為能套在待修復(fù)外錐螺紋上的定位錐套結(jié)構(gòu)，該定位錐裝置的內(nèi)徑與外螺紋待修復(fù)工件的螺紋外徑相配合。定位錐裝置4為能伸進(jìn)待修復(fù)內(nèi)錐螺紋的定位錐軸結(jié)構(gòu)，該定位錐裝置的外徑與內(nèi)螺紋待修復(fù)工件的螺紋內(nèi)徑相配合。附圖中所示為工件5上欲修復(fù)的錐螺紋為外螺紋時(shí)的情況，這時(shí)定位錐裝置4為盤子形的內(nèi)錐套；若工件5上欲修復(fù)錐螺紋為內(nèi)螺紋時(shí)，則標(biāo)號(hào)4的件就為定位軸，附圖示出的是工件5與定位套正在配合的狀態(tài)。另外本實(shí)用新型還提供一種檢測定位裝置所實(shí)施的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的機(jī)械定位方法，該方法的步驟如下在托架多組托輥10的作用下，將工件5前端舊錐螺紋部分穿過主軸7及后卡盤9和前卡盤6后，伸到安裝在尾臺(tái)前端的定位錐裝置處，尾臺(tái)3在液壓油缸2的推動(dòng)下向主軸端移動(dòng)，工件5前端舊錐螺紋與定位錐裝置相配合。當(dāng)待修復(fù)的工件的螺紋為外螺紋時(shí)，定位錐裝置為可以套在待修復(fù)螺紋外圍的結(jié)構(gòu)，定位錐裝置的內(nèi)徑與待修復(fù)螺紋的外徑相配合；當(dāng)待修復(fù)的螺紋為內(nèi)螺紋時(shí)，定位錐裝置為可以伸進(jìn)待修復(fù)螺紋內(nèi)的結(jié)構(gòu)，定位錐裝置的外徑與待修復(fù)內(nèi)螺紋的內(nèi)徑相配合。此時(shí)，工件舊螺紋的軸向和徑向位置已由定位錐裝置所確定，圓周位置尚為隨機(jī)規(guī)律；以上定位好以后，利用螺紋相位電子檢測定位(的相位檢測)傳感器，測量螺紋特定母線上螺旋線的高點(diǎn)或低點(diǎn)到螺紋的固定端面距離來確定螺紋相位，若之前已測量過并已存儲(chǔ)在相位檢測裝置中的車床主軸固有切削螺旋軌跡的某個(gè)低點(diǎn)到螺紋端面的距離為U，而本次測量的該工件的這個(gè)距離為L1，則本次裝卡的待修復(fù)螺紋對(duì)主軸固有切削螺紋軌跡的相位差**為其中T為螺距；η=0、1 O < 360°利用現(xiàn)有數(shù)K車床主軸定位停功能，使主軸空轉(zhuǎn)到 角度處停止之后，再按先夾緊后卡盤，后夾緊前卡盤的順序夾緊鉆桿工件，然后將尾臺(tái)退到后位，此時(shí)，被夾緊到車床主軸卡盤上的任意鉆桿、鉆鋌等已有螺紋工件上待修復(fù)舊螺紋的螺旋線都與車床主軸上的固有切削螺旋軌跡相重合，定位工作完成。由此保證在后續(xù)的螺紋車削過程中，刀尖可以對(duì)正舊螺紋的凹槽中，在刀具與工件的螺旋相對(duì)車削運(yùn)動(dòng)中，保證舊三角螺紋的兩側(cè)面能被刀具均勻地切去一層，到達(dá)修復(fù)螺紋的工作要求。附圖中示出了應(yīng)用本實(shí)用新型裝置后，機(jī)床上與定位裝夾工件有關(guān)的主要部件，車床上的床鞍、滑板、刀架等部分未做贅述。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測定位裝置，其特征在于該裝置主要包括床身(I)、床頭箱(8 )和尾臺(tái)⑶；床頭箱⑶和尾臺(tái)⑶設(shè)置在床身(I)上，床頭箱(8 )內(nèi)水平安裝有可做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的主軸(7 )，在主軸(7 )的前端和后端上分別安裝有前卡盤(6 )和后卡盤(9);在床身(I)的一側(cè)還設(shè)置有托架多組托輥(10);在尾臺(tái)⑶朝向床頭箱⑶的一端設(shè)置有定位錐裝置⑷，在床頭箱⑶與尾臺(tái)⑶之間還設(shè)置有用于螺紋相位電子檢測定位的相位檢測傳感器(U)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測定位裝置，其特征在于尾臺(tái)⑶通過導(dǎo)軌可前后移動(dòng)的設(shè)置在床身(I)上，在床身(I)上還設(shè)置有推動(dòng)尾臺(tái)⑶前后移動(dòng)的液壓油缸⑵。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測定位裝置，其特征在于定位錐裝置⑷為使用時(shí)將待修復(fù)工件的軸向和徑向定位的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測定位裝置，其特征在于定位錐裝置⑷為能套在待修復(fù)外螺紋上的定位錐套結(jié)構(gòu)，該定位錐裝置的內(nèi)徑與外螺紋待修復(fù)工件的螺紋外徑相配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測定位裝置，其特征在于定位錐裝置⑷為能伸進(jìn)待修復(fù)內(nèi)錐螺紋的定位錐軸結(jié)構(gòu)，該定位錐裝置的外徑與內(nèi)螺紋待修復(fù)工件的螺紋內(nèi)徑相配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測定位裝置，其特征在于相位檢測傳感器(11)為接觸式或非接觸式傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測定位裝置，其特征在于該裝置主要包括床身、床頭箱和尾臺(tái)；床頭箱和尾臺(tái)設(shè)置在床身上，床頭箱內(nèi)水平安裝有可做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的主軸，在主軸的前端和后端上分別安裝有前卡盤和后卡盤；在床身的一側(cè)還設(shè)置有托架多組托輥；在尾臺(tái)朝向床頭箱的一端設(shè)置有定位錐裝置，在床頭箱與尾臺(tái)之間還設(shè)置有用于螺紋相位電子檢測定位的相位檢測傳感器。本實(shí)用新型顯著提高了鉆桿螺紋修復(fù)的技術(shù)水平、質(zhì)量水平和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B23B5/00GK202571327SQ201220169100
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者王可, 孫興偉 申請(qǐng)人:沈陽工業(yè)大學(xué)